有軌電車運營仿真系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種城市軌道交通信號領(lǐng)域，特別是涉及一種有軌電車運營仿真系 統(tǒng)，本發(fā)明還涉及一種有軌電車運營仿真方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在城市有軌電車信號領(lǐng)域，列車的運營仿真是工程實踐必要的支撐工具。它為列 車運營計劃的編制，行車調(diào)度指揮的優(yōu)化等具有十分重要的意義。
[0003] 目前國內(nèi)的列車運營仿真技術(shù)均是基于現(xiàn)有傳統(tǒng)的城市軌道交通定制的。即根據(jù) 線路軌道條件及列車參數(shù)模擬列車在線路上的運行，從而計算出列車的站間旅行時間，平 均旅行速度，運營間隔等性能指標(biāo)作為編制運營計劃的參考。
[0004] 然而上述運營仿真技術(shù)最大的問題在于并未考慮線路軌道與社會交通的道口。在 有軌電車運營過程中，由于其軌道難免與社會車輛道路有一個或多個交叉路口，而道口紅 綠燈又會對有軌電車的運營產(chǎn)生非常關(guān)鍵的影響，因此考慮道口優(yōu)先控制的列車運營仿真 技術(shù)的研宄就顯得頗為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種有軌電車運營仿真系統(tǒng)，能適應(yīng)存在與社 會車輛的交叉道口的有軌電車運行環(huán)境，為實際線路運營提供準(zhǔn)確可靠的參考數(shù)據(jù)。為此， 本發(fā)明還提供一種有軌電車運營仿真方法。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的有軌電車運營仿真系統(tǒng)包括：
[0007] 道口優(yōu)先權(quán)計算模塊，用于設(shè)定道口優(yōu)先控制權(quán)，有軌電車根據(jù)所述道口優(yōu)先控 制權(quán)選擇在道口停車等待或直接通行以及通過道口的延遲時間。
[0008] 有軌電車運營方式選擇模塊，根據(jù)道口的狀態(tài)以及有軌電車的運行狀況設(shè)定或調(diào) 整有軌電車的運營方式；所述運營方式包括：
[0009] 當(dāng)所述有軌電車在道口不停車直接通行時，所述有軌電車根據(jù)仿真系統(tǒng)的運行參 考曲線運行，所述運行參考曲線在道口位置處由道口限速曲線決定，所述道口限速曲線通 過道口限速計算得到。
[0010] 當(dāng)所述有軌電車在道口停車時，所述有軌電車除需要按照包括了所述道口限速曲 線的所述運行參考曲線運行外，還需要在仿真系統(tǒng)的道口處增加一個運營停車點。
[0011] 當(dāng)所述有軌電車晚點時，所述有軌電車通過所述道口優(yōu)先權(quán)計算模塊提高所述道 口優(yōu)先控制權(quán)，使所述有軌電車通過下一道口的延遲時間減少；或者所述有軌電車提高運 營等級，使所述有軌電車惰行時間減少。
[0012] 當(dāng)所述有軌電車早點時，所述有軌電車通過所述道口優(yōu)先權(quán)計算模塊降低所述道 口優(yōu)先控制權(quán)，使所述有軌電車通過下一道口的延遲時間增加；或者所述有軌電車降低運 營等級，使所述有軌電車惰行時間增加。
[0013] 進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述道口優(yōu)先權(quán)計算模塊包括被動優(yōu)先模式模塊，所述被動優(yōu) 先模式模塊預(yù)先設(shè)定所述有軌電車在線路上各個道口的道口優(yōu)先控制權(quán)；各所述道口的道 口優(yōu)先控制權(quán)根據(jù)線路土建條件、有軌電車參數(shù)及道口歷史車流數(shù)據(jù)計算。
[0014] 所述有軌電車通過道口的延遲時間為有軌電車平均信號延遲時間和擁堵延遲時 間的和，所述有軌電車平均信號延遲時間為所述有軌電車在道口限速條件下和在未限速時 的平均速度條件下通過所述道口的平均時間差；所述擁堵延遲時間為社會車輛在有軌電車 允許通行相位時占用道口所致的延遲時間。
[0015] 進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述道口優(yōu)先權(quán)計算模塊包括主動優(yōu)先模式模塊，所述主動優(yōu) 先模式模塊接收到由所述有軌電車運行到離前方道口 一定距離時發(fā)起通過道口的優(yōu)先請 求后再設(shè)定所述有軌電車的前方道口的道口優(yōu)先控制權(quán)，所述主動優(yōu)先模式模塊通過對道 口設(shè)備的設(shè)置來適應(yīng)所述有軌電車的請求從而來控制道口優(yōu)先控制權(quán)，對所述道口設(shè)備的 設(shè)置包括延長、提前、增加或減少有軌電車相位。
[0016] 所述主動優(yōu)先模式模塊包括無條件主動優(yōu)先模式模塊，當(dāng)所述有軌電車發(fā)起通過 道口優(yōu)先請求后，所述無條件主動優(yōu)先模式模塊將所述道口設(shè)備設(shè)置為即刻開通有軌電車 相位，所述有軌電車在前方道口不停車直接通行。
[0017] 所述主動優(yōu)先模式模塊包括有條件主動優(yōu)先模式模塊，當(dāng)所述有軌電車發(fā)起通過 道口優(yōu)先請求后，所述道口設(shè)備按照路口優(yōu)先配時原則進(jìn)行運算，在不影響交叉向的社會 車輛交通為前提下為所述有軌電車減少通過前方道口的延遲時間，減少通過前方道口的延 遲時間量由所述有軌電車發(fā)起通過道口優(yōu)先請求的距離和前方道口類型決定。
[0018] 進(jìn)一步的改進(jìn)是，前方道口類型包括：有軌主干道，平等交叉，對向主干道，通過類 型為有軌對向主干道、平等交叉、有軌主干道的前方道口的延遲時間減少量依次減小。
[0019] 進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述道口優(yōu)先權(quán)計算模塊包括實時優(yōu)先模式模塊，所述實時優(yōu) 先模式模塊綜合考慮所述有軌電車的位置信息、運行狀況和乘客人數(shù)以及交通網(wǎng)絡(luò)上所述 有軌電車外的所有的社會車輛流量，進(jìn)行實時信息分析后，決定給出道口有軌電車允許通 過信號的開放時機，在保證所述有軌電車準(zhǔn)點的同時將對所述有軌電車和所述有軌電車外 的社會車輛交通方式的人均出行時間降為最低。
[0020] 進(jìn)一步的改進(jìn)是，當(dāng)所述有軌電車的運行狀況為晚點時，所述實時優(yōu)先模式模塊 在預(yù)設(shè)值的基礎(chǔ)上對所述有軌電車通過道口的延遲時間進(jìn)行縮減，晚點時間越長縮減的延 遲時間量越大。
[0021] 當(dāng)所述有軌電車的運行狀況為正點時，所述有軌電車通過道口的延遲時間采用預(yù) 設(shè)值且所述實時優(yōu)先模式模塊不改變所述有軌電車通過道口的延遲時間。
[0022] 當(dāng)所述有軌電車的運行狀況為早點時，所述實時優(yōu)先模式模塊在預(yù)設(shè)值的基礎(chǔ)上 對所述有軌電車通過道口的延遲時間進(jìn)行延長，早點時間越長延長的延遲時間量越大。
[0023] 所述實時優(yōu)先模式模塊綜合所述有軌電車的乘客人數(shù)以及所述有軌電車外的所 有的社會車輛流量得到道路總乘車人數(shù)，所述有軌電車通過通過道口的延遲時間量與道路 總乘客人數(shù)呈反函數(shù)關(guān)系。
[0024] 進(jìn)一步的改進(jìn)是，有軌電車運營仿真系統(tǒng)還包括有軌電車牽引計算模塊，提供了 一套有軌電車自動調(diào)速的算法，通過向機車模型發(fā)送牽引和制動控制命令和牽引制動力以 模擬有軌電車在設(shè)定的進(jìn)路上行駛。
[0025] 所述有軌電車牽引計算模塊包括有軌電車建模分析模塊，所述有軌電車建模分析 模塊分析有軌電車在運行過程中所受到的外力，外力包括牽引力，制動力和運行阻力，所述 運行阻力包括基本阻力和附加阻力，所述附加阻力包括坡道附加阻力和彎道附加阻力。
[0026] 進(jìn)一步的改進(jìn)是，有軌電車運營仿真系統(tǒng)還包括追蹤間隔分析模塊，用于分析追 蹤間隔，所述追蹤間隔為沿著相同軌道、同一方向的連續(xù)有軌電車的前部相繼通過同一點 的時間間隔；所述追蹤間隔分析模塊包括區(qū)間追蹤間隔模型，站臺追蹤間隔模型，道口追蹤 間隔模型，折返追蹤間隔模型。
[0027] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的有軌電車運營仿真方法包括如下步驟：
[0028] 通過道口優(yōu)先權(quán)計算模塊設(shè)定道口優(yōu)先控制權(quán)，有軌電車根據(jù)所述道口優(yōu)先控制 權(quán)選擇在道口停車等待或直接通行以及通過道口的延遲時間。
[0029] 采用有軌電車運營方式選擇模塊并根據(jù)道口的狀態(tài)以及有軌電車的運行狀況設(shè) 定或調(diào)整有軌電車的運營方式；所述運營方式包括：
[0030] 當(dāng)所述有軌電車在道口不停車直接通行時，所述有軌電車根據(jù)仿真系統(tǒng)的運行參 考曲線運行，所述運行參考曲線在道口位置處由道口限速曲線決定，所述道口限速曲線通 過道口限速計算得到。
[0031 ] 當(dāng)所述有軌電車在道口停車時，所述有軌電車除需要按照包括了所述道口限速曲 線的所述運行參考曲線運行外，還需要在仿真系統(tǒng)的道口處增加一個停車點。
[0032] 當(dāng)所述有軌電車晚點時，所述有軌電車通過所述道口優(yōu)先權(quán)計算模塊提高所述道 口優(yōu)先控制權(quán)，使所述有軌電車通過下一道口的延遲時間減少；或者所述有軌電車提高運 營等級，使所述有軌電車惰行時間減少。
[0033] 當(dāng)所述有軌電車早點時，所述有軌電車通過所述道口優(yōu)先權(quán)計算模塊降低所述道 口優(yōu)先控制權(quán)，使所述有軌電車通過下一道口的延遲時間增加；或者所述有軌電車降低運 營等級，使所述有軌電車惰行時間增加。
[0034] 本發(fā)明有軌電車運營仿真系統(tǒng)包括了道口優(yōu)先權(quán)計算模塊，能適應(yīng)存在與社會車 輛的交叉道口的有軌電車運行環(huán)境，為實際線路運營提供準(zhǔn)確可靠的參考數(shù)據(jù)，具體表現(xiàn) 為：
[0035] 實現(xiàn)了對道口優(yōu)先權(quán)的決策。
[0036] 實現(xiàn)了根據(jù)實時優(yōu)先模式計算道口優(yōu)先權(quán)的方案，節(jié)約了有軌電車乘客及社會車 流乘客的平均出行時間。
[0037] 能